 | |
 | |
| Имена | |
|---|---|
| Название ИЮПАК Оксид лантана (III) | |
| Другие имена Полуторный оксид лантана Lanthana | |
| Идентификаторы | |
3D модель ( JSmol ) | |
| ChemSpider | |
| ECHA InfoCard | 100,013,819  |
| Номер ЕС |
|
PubChem CID | |
| Номер RTECS |
|
| UNII | |
Панель управления CompTox ( EPA ) | |
| |
| |
| Характеристики | |
| La 2 O 3 | |
| Молярная масса | 325,809 г / моль |
| Внешность | Белый порошок, гигроскопичный |
| Плотность | 6,51 г / см 3 , твердый |
| Температура плавления | 2315 ° С (4199 ° F, 2588 К) |
| Точка кипения | 4200 ° С (7,590 ° F, 4470 К) |
| Нерастворимый | |
| Ширина запрещенной зоны | 4,3 эВ |
| −78,0 · 10 −6 см 3 / моль | |
| Структура | |
| Шестиугольный, hP5 | |
| П-3м1, №164 | |
| Опасности | |
| Основные опасности | Раздражающий |
| Паспорт безопасности | Внешний SDS |
| Пиктограммы GHS |  [1] |
| Сигнальное слово GHS | Предупреждение [1] |
| H315 , H319 , H335 [1] | |
Меры предосторожности GHS | P261 , P280 , P301 + 310 , P304 + 340 , P305 + 351 + 338 , P405 , P501 [1] |
| NFPA 704 (огненный алмаз) |  1 W |
| точка возгорания | Негорючий |
| Родственные соединения | |
Другие анионы | Хлорид лантана (III) |
Другие катионы | Оксид церия (III) Оксид скандия (III) Оксид иттрия (III) Оксид актиния (III) |
Родственные соединения | Оксид алюминия лантана , LaSrCoO 4 |
Если не указано иное, данные приведены для материалов в их стандартном состоянии (при 25 ° C [77 ° F], 100 кПа). | |
 проверить ( что есть ?)  | |
| Ссылки на инфобоксы | |
Оксид лантана , также известный как лантана , химическая формула La 2 O 3 , представляет собой неорганическое соединение, содержащее редкоземельный элемент лантан и кислород . Он используется в некоторых сегнетоэлектрических материалах, как компонент оптических материалов, а также является сырьем для определенных катализаторов, а также для других целей.
Свойства [ править ]
Оксид лантана - белое твердое вещество без запаха, нерастворимое в воде, но растворимое в разбавленной кислоте. В зависимости от pH соединения могут быть получены различные кристаллические структуры. [ необходима цитата ] La 2 O 3 гигроскопичен; в атмосфере он со временем впитывает влагу и превращается в гидроксид лантана. Оксид лантана имеет полупроводниковые свойства p-типа и ширину запрещенной зоны примерно 5,8 эВ. [2] Его среднее удельное сопротивление при комнатной температуре составляет 10 кОм · см, которое уменьшается с повышением температуры. La 2 O 3 имеет самую низкую энергию решетки из оксидов редкоземельных элементов с очень высокой диэлектрической проницаемостью , ε = 27.
Структура [ править ]
При низких температурах La 2 O 3 имеет гексагональную кристаллическую структуру AM 2 O 3 . Атомы металла La 3+ окружены 7-координатной группой атомов O 2- , ионы кислорода имеют октаэдрическую форму вокруг атома металла, а над одной из октаэдрических граней находится один ион кислорода. [3] С другой стороны, при высоких температурах оксид лантана превращается в кубическую кристаллическую структуру CM 2 O 3 . Ион La 3+ окружен шестью ионами O 2- в гексагональной конфигурации. [4]
Элементы, полученные из лантаны [ править ]
Несколько элементов были обнаружены в результате длительного анализа и разложения руды гадолинита . [ необходима цитата ] По мере того, как руда постепенно анализировалась, остатку сначала присвоили метку церий , затем лантана , а затем иттрия , эрбия и тербия . В порядке открытия список элементов включает церий , лантан , эрбий , тербий , иттрий , иттербий , гольмий , тулий , скандий., празеодим , неодим и диспрозий . Некоторые из этих новых элементов были обнаружены или выделены Карлом Густавом Мосандером в 1830-х и 1840-х годах.
Синтез [ править ]
Оксид лантана может кристаллизоваться в виде нескольких полиморфов .
Для получения гексагонального La 2 O 3 0,1 М раствор LaCl 3 распыляется на предварительно нагретую подложку, обычно сделанную из халькогенидов металлов. [5] Процесс можно рассматривать как происходящий в два этапа - гидролиз с последующей дегидратацией:
- 2 LaCl 3 + 3 H 2 O → La (OH) 3 + 3 HCl
- 2 La (OH) 3 → La 2 O 3 + 3 H 2 O
Альтернативный способ получения гексагонального La 2 O 3 включает осаждение номинального La (OH) 3 из водного раствора с использованием комбинации 2,5% NH 3 и поверхностно-активного вещества додецилсульфата натрия с последующим нагреванием и перемешиванием в течение 24 часов при 80 ° C:
- 2 LaCl 3 + 3 H 2 O + 3 NH 3 → La (OH) 3 + 3 NH 4 Cl
Другие маршруты включают:
- 2 La 2 S 3 + 3 CO 2 → 2 La 2 O 3 + 3 CS 2
Реакции [ править ]
Оксид лантана используется в качестве добавки для разработки определенных сегнетоэлектрических материалов, таких как Bi 4 Ti 3 O 12, легированный La, (BLT). Оксид лантана используется в оптических материалах; часто оптические стекла легируют La 2 O 3 для улучшения показателя преломления, химической стойкости и механической прочности стекла.
- 3 B 2 O 3 + La 2 O 3 → 2 La (BO 2 ) 3
Когда эта реакция 1: 3 смешивается с композитом стекла, высокая молекулярная масса лантана вызывает увеличение гомогенной смеси расплава, что приводит к более низкой температуре плавления. [6] Добавление La 2 O 3 в расплав стекла приводит к повышению температуры стеклования с 658 ° C до 679 ° C. Добавление также приводит к повышению плотности, микротвердости и показателя преломления стекла.
Использование и приложения [ править ]
La 2 O 3используется для изготовления оптических стекол, которым этот оксид придает повышенную плотность, показатель преломления и твердость. Вместе с оксидами вольфрама , тантала и тория La 2 O 3 улучшает устойчивость стекла к воздействию щелочей. La 2 O 3 является ингредиентом для производства пьезоэлектрических и термоэлектрических материалов. Конвертеры выхлопных газов автомобилей содержат La 2 O 3 . [7] La 2 O 3также используется в усиливающих экранах для рентгеновских изображений, люминофорах, а также в диэлектрической и проводящей керамике. Излучает яркое свечение.
La 2 O 3 был исследован на окислительное сочетание метана . [8]
La 2 O 3 пленки могут быть депонированы многими различными способами, в том числе химического расположения паров , осаждения атомных слоев , термического окисления , распыления и распыления пиролиз . Осаждение этих пленок происходит в интервале температур 250–450 ° C. Поликристаллические пленки образуются при 350 ° C. [5]
Вольфрамовые электроды из La 2 O 3 заменяют торированные вольфрамовые электроды при дуговой сварке вольфрамовым электродом (TIG) из-за проблем безопасности, связанных с радиоактивностью тория.
Ссылки [ править ]
- ^ a b c d «Оксид лантана» . Американские элементы . Проверено 26 октября 2018 года .
- ^ Шан, G .; Павлин, PW; Робертсон, Дж. (2004). «Стабильность и смещение зон азотированных оксидов затвора с высокой диэлектрической проницаемостью». Письма по прикладной физике . 84 (1): 106–108. Bibcode : 2004ApPhL..84..106S . DOI : 10.1063 / 1.1638896 .
- ^ Уэллс, AF (1984). Структурная неорганическая химия . Оксфорд: Clarendon Press. п. 546.
- ^ Викофф, РРГ (1963). Кристаллические структуры: неорганические соединения RXn, RnMX2, RnMX3 . Нью-Йорк: Издательство Interscience.
- ^ а б Кале, СС; Джадхав, КР; Патил П.С.; Gujar, TP; Лоханде, CD (2005). «Характеристики тонких пленок оксида лантана (La2O3), нанесенных методом распыления». Материалы Письма . 59 (24–25): 3007–3009. DOI : 10.1016 / j.matlet.2005.02.091 .
- ↑ Виноградова, Н.Н. Дмитрук, Л.Н.; Петрова, О.Б. (2004). «Стеклование и кристаллизация стекол на основе редкоземельных боратов». Физика и химия стекла . 30 : 1–5. DOI : 10,1023 / Б: GPAC.0000016391.83527.44 .
- ^ Цао, Дж .; Ji, H .; Liu, J .; Чжэн, М .; Чанг, X .; Максимум.; Чжан, А .; Сюй, Q. (2005). «Управляемые синтезы гексагонального и пластинчатого мезоструктурированного оксида лантана». Материалы Письма . 59 (4): 408–411. DOI : 10.1016 / j.matlet.2004.09.034 .
- ^ Манойлова, О.В.; и другие. (2004). «Поверхностная кислотность и основность La2O3, LaOCl и LaCl3, охарактеризованные методами ИК-спектроскопии, TPD и DFT расчетов». J. Phys. Chem. B . 108 (40): 15770–15781. DOI : 10.1021 / jp040311m .
